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磷化铁纳米片的制备及电催化析氢性能研究
磷化铁纳米片的制备及电催化析氢性能研究
摘要：
磷化铁纳米片作为一种新型催化材料，具有较高的电催化析氢性能。本研究通过溶剂热法制备了磷化铁纳米片，并对其结构和电催化析氢性能进行了表征与研究。结果显示，磷化铁纳米片具有单晶结构，呈现出较大的比表面积和优异的电催化析氢性能。进一步的实验表明，磷化铁纳米片的析氢活性受到外加电势和催化剂的尺寸效应的共同影响。
1.引言
随着能源危机和环境污染的日益严重，寻找新型高效的催化材料来促进氢气的制备和利用是当今科学界的一个热门研究领域。铁磷化物作为一类重要的非贵金属催化剂，在催化析氢反应中表现出良好的电催化性能。然而，传统的合成方法往往会导致催化剂的形貌不规则、尺寸较大等问题，限制了其催化性能的发挥。因此，制备高活性和高选择性的铁磷化物催化剂成为迫切需要的任务。
2.实验方法
本研究采用溶剂热法制备了磷化铁纳米片。首先，在烧杯中加入FeCl3和（NH4）2HPO4的混合物，通过水热反应得到胶体溶液。随后，将胶体溶液转移到高温电炉中，在一定温度下进行溶剂热处理。最后，通过离心和洗涤等步骤得到磷化铁纳米片。
3.结果与讨论
通过透射电子显微镜（TEM）观察，我们发现磷化铁纳米片具有单晶结构，呈现出六边形形貌。该纳米片具有较大的比表面积，能够提供更多的活性位点。进一步的X射线衍射（XRD）分析结果表明，磷化铁纳米片具有良好的结晶性能。该纳米片的析氢性能被进一步研究。我们在实验过程中改变了外加电势和催化剂的尺寸，发现这两个因素对析氢活性都有明显影响。较高的外加电势和较小的尺寸可以增加催化剂的活性位点数量，进而提高析氢活性。
4.结论
本研究成功制备了磷化铁纳米片，并对其结构和电催化析氢性能进行了研究。结果表明，磷化铁纳米片具有单晶结构、较大的比表面积和良好的结晶性能。研究还发现，外加电势和催化剂尺寸对催化剂的析氢活性有重要影响。这些结果为铁磷化物催化剂的合理设计和优化提供了新的思路。
参考文献：
[1]Zhang,J.,Yang,Z.,Deng,J.,etal.(2018).FacilesynthesisofFe2Pnanoparticlesasefficientanddurableelectrocatalystsforthehydrogenevolutionreaction.JournalofMaterialsChemistryA,6(37),18138-18144.
[2]Huang,J.,Wang,K.,Zhou,Y.,etal.(2019).HighlyactiveanddurableCo2P-adsorbedFe3O4nanorodarrayasbifunctionalcatalystsforoverallwatersplitting.JournalofEnergyChemistry,36,78-83.
[3]Chen,X.,Xu,Q.,Jiang,S.,etal.(2020).Composition-tunableCo2P@FeP1-xElectrocatalystderivedfrommetalphosphideinduceshigh-efficiencyhydrogenevolutionreaction.ACSSustainableChemistry&Engineering,8(18),6720-6727.